Manuálne manipulovanie s materiálom je únavné a pomalé: Ako môžu výrobné závody modernizovať svoje procesy za nízke náklady?

V výrobných dielňach mnoho problémov s efektívnosťou nevychádza zo samotných spracovateľských zariadení. Často sa objavujú v ľahko prehliadnuteľnej oblasti: tok materiálov.

Súčiastky sa pohybujú zo skladu na pracovné stanice, z montáže do kontroly a potom z kontroly do expedície. Môže to vyzerať ako jednoduchá záležitosť presunu položiek z jedného miesta na druhé, avšak keď je frekvencia vysoká, vzdialenosť dlhá a zaťaženie veľké, manipulácia s materiálmi sa stáva skrytou prekážkou v produkčnom rytme.

Manuálne manipulovanie nielen spotrebuje čas zamestnancov, ale tiež prerušuje prácu, ktorú už vykonávajú. To platí najmä pre ťažké palety, materiálové krabice a polotovary. Keď tieto úlohy závisia od manuálnych vozíkov, nosenia a dlhodobého čakania, pravdepodobne vzniknú tri problémy:

Po-za prvé, výrobný rytmus sa stáva nestabilným.

Príchod materiálov často závisí od plánovania personálu a od toho, ako rýchlo reaguje pracovisko.

Po-za druhé, záťaž zamestnancov sa zvyšuje.
Opakované manipulovanie, chôdza na dlhé vzdialenosti, predklonovanie sa, zdvíhanie a umiestňovanie materiálov všetko zvyšuje únavu a môže tiež ovplyvniť bezpečnosť na pracovisku.

Po-za tretie, riadenie na pracovisku sa stáva menej prehľadné.
Kde sa materiály nachádzajú, či už spracovanie bolo dokončené a či je možné presunúť ich do ďalšieho procesu – všetky tieto otázky vyžadujú jasné záznamy. Bez systematického sledovania sa ľahko môžu vyskytnúť čakanie, hromadenie a opakované potvrdzovanie.

Optimalizácia toku materiálov teda nie je len otázkou nahradenia ľudí vybavením. Ide o zmenu výrobného procesu od situácie, keď „ľudia hľadajú materiály a materiály čakajú na ľudí“, k situácii, keď „materiály sa pohybujú podľa rytmu a vybavenie aktívne prepojuje jednotlivé procesy.“

1. Nízkonákladová automatizácia neznamená automatizáciu nízkej úrovne

Keď mnohé spoločnosti počúvajú slovo automatizácia, ich prvou reakciou je vysoká investícia, dlhá doba implementácie a ťažká rekonštrukcia.

V skutočnej výrobe však nie každý proces vyžaduje komplexnú a drahú transformáciu celej výrobnej linky. Prenos materiálov, spojenie pracovných staníc, dočasné ukladanie materiálov do kontajnerov a obeh polotovarov sú obzvlášť vhodné na nízkonákladový prístup k automatizácii.

Jadro nízkokapacitnej automatizácie nie je vytvoriť systém čo najzložitejší. Namiesto toho by sa problémy, ktoré možno vyriešiť pomocou mechanických štruktúr, mali riešiť práve mechanickými štruktúrami, zatiaľ čo úlohy, ktoré vyžadujú koordináciu riadiaceho systému, by sa mali riešiť prostredníctvom senzorov, softvéru a systémov riadenia toku.

Napríklad pri preprave a dočasnom ukladaní materiálových krabíc možno použiť valčekové dráhy, sklonené štruktúry, polohovacie mechanizmy a modulárne pracovné stanice, aby sa materiál pohyboval čiastočne vlastnou gravitáciou. To zníži potrebu komplikovaných aktuátorov, ako sú motory a valce, a tiež zníži náročnosť neskoršej údržby.

Nízkokapacitná automatizácia však neznamená úplné vynechanie elektrických systémov. Ak systém potrebuje zistiť, či je pracovná stanica úplne naplnená, či materiály dokončili požadované obdobie skladovania alebo či môže AGV/AMR vstúpiť na prístrojový bod, sú potrebné senzory a digitálne systémy.
Skutočne efektívne riešenie je často kombináciou mechanických štruktúr, dopravy využívajúcej gravitáciu, mobilných robotov a informačných systémov.

2. Od manuálneho manipulovania k automatickému toku – kľúčovým prvkom je prepojenie pracovných staníc

V tradičných továrňach sa materiály zvyčajne pohybujú oddelene v jednotlivých etapách.

Sklad riadi jedna skupina ľudí, montáž iná, kontrolu ďalšia a expedíciu ešte iná oblasť. Každý proces môže samostatne fungovať normálne, avšak prepojenie medzi jednotlivými procesmi často stále závisí od manuálneho manipulovania.

Výsledkom je, že každá pracovná stanica môže vyzeráť primerane efektívne, no celkový proces stále neprebieha hladko.

Hodnota automatizovaného materiálového toku spočíva v prepojení týchto izolovaných bodov.

Komplexné riešenie materiálového toku zvyčajne pozostáva z niekoľkých častí:

Sklad na ukladanie a dočasné zásobovanie materiálu.
Automatizované pracovné stanice na dodávku materiálu, dočasné uloženie a vrátenie.
Válecové dráhy alebo dopravné konštrukcie na pohyb materiálových krabíc a palet s nízkym odporom.
AMR alebo AGV pre automatickú dopravu medzi rôznymi oblasťami.
Senzory a systémy riadenia dopravy na identifikáciu stavu pracovného miesta, pridelenie dopravných úloh a zaznamenávanie informácií o materiáloch.

Týmto spôsobom už materiály nezávisia od toho, že ich niekto dočasne presunie ručne. Namiesto toho sa automaticky presúvajú do ďalšieho procesu podľa navrhnutého pracovného postupu.

Napríklad materiály môžu mobilný robot prevziať zo skladu a doručiť ich na montážne pracovisko. Po dokončení montáže sa nosič presunie do ďalšieho procesu. Po kontrole alebo vytvrdení sa vráti do skladu alebo vstúpi do oblasti expedície.
Počas tohto procesu zamestnanci už nemusia stráviť veľa času manipuláciou s materiálmi. Môžu sa sústrediť na montáž, kontrolu, ladenie a inú prácu, ktorá skutočne vytvára hodnotu.

3. Modulárne hliníkové profily sú dôležitým základom pre automatizáciu s nízkymi nákladmi

Pri tomto type riešenia toku materiálu hranolové hliníkové profily často zohrávajú veľmi dôležitú úlohu.

Dôvod je jednoduchý: automatizácia s nízkymi nákladmi nie je jednorazový pevný projekt. Musí sa neustále prispôsobovať skutočným podmienkam výrobného priestoru.

Dnes môže byť výška pracovného stola 750 mm. Zajtra, ak sa použije iná krabica na materiál, možno bude potrebné upraviť vodidlá.
V súčasnosti môže byť zásobovanie manuálne. Neskôr, ak sa pridá dokovanie AMR, musia sa vyhradiť priestory pre presné umiestnenie a vedenie.
Ak je súčasný výrobný rytmus nízky, môže postačiť jednoduché dočasné skladovanie. Keď sa neskôr zvýši výrobná kapacita, môžu byť potrebné ďalšie dopravníky s valčekmi, zastavovacie mechanizmy a ochranné konštrukcie.

Ak sa všetko postaví z oceľových rámov zváraných do pevnej konštrukcie, neskoršie úpravy budú nákladné.
Priemyselné hliníkové profily však ponúkajú zjavné výhody: ľahkú konštrukciu, vysokú pevnosť, rýchlu inštaláciu a jednoduchú úpravu. Môžu sa tiež používať spolu s rohovými spojkami, konektormi, kolieskami, dverovými panelmi, ochrannými prvkami, koľajnicami pre valčeky a inými príslušenstvom na rýchle zostavenie pracovných staníc, nosníkov pre materiál, vozíkov, vyrovnávacích nosníkov a rámov pre automatizačné zariadenia.

Pre systém toku materiálu sa hliníkové profily nepoužívajú len na stavbu rámu. Sú súčasťou celého automatizačného rozhrania.

Musia uniesť hmotnosť tovaru a zároveň zabezpečiť presnosť dokovania.
Musia sa prispôsobiť rozvrhu miesta a zároveň zostať ľahko údržbou v budúcnosti.
Musia fungovať spolu so strojnými konštrukciami a zároveň zohľadniť umiestnenie senzorov, limitných zariadení, zastavovacích prvkov, dverových panelov, ochranných prvkov a iných funkcií.

Preto aj zdá sa jednoduchý nosník pre materiál alebo pracovná stanička v skutočnosti overuje celkové pochopenie konštrukčného návrhu, rytmu na mieste a aplikačných scenárov.

4. Skutočné zlepšenie efektívnosti vyplýva z menšieho čakania, menšieho manipulovania a menej prerušení

Keď mnohé spoločnosti zavádzajú automatizáciu, zvyčajne sa sústredia len na samotné vybavenie: či je vozík dostatočne rýchly, či je robotické rameno drahé alebo či je dopravník dostatočne dlhý.

V skutočnej výrobe však dôležitejšie je, či je proces nepretržitý.

Dobré riešenie toku materiálu by malo dosiahnuť nasledovné:

Materiály sa neskládajú do hromád.
Pracovné stanice nečakajú prázdne.
Zamestnanci sa nemusia opakovane odchádzať od svojich pracovných miest, aby presúvali materiály.
Systém pozná aktuálny stav každého prepravníka.
Zariadenia sa môžu stabilne spojiť s inými zariadeniami namiesto toho, aby sa pri každom spojení museli ručne nastavovať.

Ak sa tieto problémy vyriešia, zmeny na výrobnej ploche sa stanú veľmi zreteľné:

Zamestnanci spotrebujú menej fyzickej energie a pracujú rovnomernejšie.
Tok materiálu sa stáva prehľadnejším a manažment na mieste sa zjednodušuje.
Výrobný rytmus sa stáva lepšie ovládateľným a čakacia doba sa skracuje.
Budúce rozšírenie sa stáva jednoduchším, bez nutnosti pri každom rozšírení znova všetko od začiatku postaviť.

Toto je tiež najcennejšia časť nízkokapacitnej automatizácie. Nie je jej cieľom vytvoriť v jednom kroku vysokošpecifikovanú neobsadenú dielňu. Namiesto toho začína s najbolestivejšími, najčastejšími a najviac plýtvajúcimi procesmi.

Začnite s jednou paletou na materiál, jednou pracovnou stanicou, jedným úsekom valčekovej dopravnej trate alebo jednou trasou manipulácie.
Keď sa tok materiálu stane hladkým, efektívnosť výrobného miesta sa postupne uvoľní.

5. Výrobné modernizácie nemusia začínať veľkými projektmi

Pre mnohé malé a stredné výrobné spoločnosti je najpraktickejšou cestou k automatizácii nie dokončenie všetkého naraz, ale postupné kroky.

Krok 1: Identifikujte najčastejšie trasy manipulácie na mieste.
Ktoré materiály je potrebné prenášať každý deň? U ktorých pracovných staníc sa často čaká na materiály? Ktoré procesy spotrebujú najviac pracovnej sily?

Krok 2: Určte, ktoré úkony je možné nahradiť mechanickými štruktúrami.
Napríklad vyrovnávanie, šmýkanie, vedenie, polohovanie a dočasné skladovanie sa často dajú dosiahnuť pomocou valčekových dráh, pracovných staníc z hliníkových profilov a jednoduchých mechanizmov.

Krok 3: Potom zvážte, či sú potrebné mobilné roboty alebo dopravné systémy.
Ak sa často vykonáva manipulácia medzi oblasťami, vzdialenosť je veľká a rytmus je relatívne stabilný, môžu sa zaviesť AMR, AGV alebo dopravníky na spojenie.

Krok 4: Zvoľte priestor pre budúce rozšírenie.
Výška pracovných staníc, veľkosť materiálových krabíc, umiestnenia senzorov, štruktúra ochranných dverí a údržbové chodníky by mali byť vopred zohľadnené, aby sa neskôr predišlo opakovaným úpravám.

Automatizácia nie je o náhrade konkrétnej osoby. Ide o zvýšenie stability prevádzky na mieste, uvoľnenie zamestnancov od opakujúcich sa manipulačných úkonov a zjavné stanovenie výrobného rytmu.

Záver

V továrňach sa často zvyšovanie efektívnosti nedosahuje kúpou jedného drahého zariadenia, ale preusporiadaním podrobností procesu.

Ako materiály prichádzajú, ako sa pohybujú, kde sa zastavia, kedy vstupujú do ďalšieho procesu, kto určuje ich stav a ako sa zariadenia prepojujú so zariadeniami ostatnými – tieto zdalo sa byť bežné otázky rozhodujú o tom, či je výrobné miesto skutočne efektívne.

Hodnota nízkokapacitnej automatizácie spočíva v hladkom toku materiálov flexibilnejším, prispôsobiteľnejším a orientovaným na miesto spôsobom.

Pre rámy automatizačných zariadení, dopravníky, materiálové regály pracovných staníc, konštrukcie valčekových dráh a aplikácie priemyselných hliníkových profilov sa budúca orientácia nezameriava len na stavbu konštrukcie, ale aj na to, aby sa konštrukcia skutočne zapojila do výrobného rytmu a stala sa súčasťou inteligentného výrobného priestoru.